通信原理第2章模拟调制系统课件.ppt

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1、第二章模拟调制系统2.1、引言2.2、模拟线性调制2.3、非线性调制的原理及抗噪声性能2.4、应用举例主要内容广播的发展历程1895年意大利物理学家马可尼发明了电磁波发射装置和柱状垂直天线，改良了金属检波器，成功地进行了无线电通信实验。1896年俄国物理学教授波波夫在莫斯科表演了无线电发送接收试验。1906年无线电广播在美国实验室里诞生。1920年世界上第一座广播电台（美国匹兹堡KDKA）开始播音。从世界上第一个广播电台诞生至今，声音广播已经走过了86年的光辉历程。中国的无线电广播于1923年在上海商业电台首播。1940年12月31日延安新华广播电台正式播出，中国人民广播事业从此诞生了。

2、到2003年底，全国共有广播发射台和转播台748座，发射总功率近10万千瓦，广播人口覆盖率达93.9%。全国共有收音机近5亿台，可以收到294座电台播出的1793套广播节目。2005年全国广播综合覆盖率：94.48%；全国电视综合覆盖率：95.81%2.1引言调制是通信原理中一个十分重要的概念，是一种信号处理技术。无论在模拟通信、数字通信还是数据通信中都扮演着重要角色。那么为什么要对信号进行调制处理？什么是调制呢？我们先看看下面的例子我们知道，通信的目的是为了把信息向远处传递（传播）,那么在传播人声音时，我们可以用话筒把人声变成电信号，通过扩音机放大后再用喇叭（扬声器）播放出去。由于喇叭

3、的功率比人嗓大得多，因此声音可以传得比较远。扩音示意图但如果我们还想将声音再传得更远一些，比如几十千米、几百千米，那该怎么办？大家自然会想到用电缆或无线电进行传输，但会出现两个问题。一是铺设一条几十千米甚至上百千米的电缆只传一路声音信号，其传输成本之高、线路利用率之低,人们是无法接受的。二是利用无线电通信时，需满足一个基本条件，即欲发射信号的波长（两个相邻波峰或波谷之间的距离）必须能与发射天线的几何尺寸可比拟。（1）天线如果要能有效辐射，需要天线的尺寸与信号的波长可以比拟。即，使天线的尺寸为波长的十分之一。在无线通信中由于要传输的信息基本上都属于低频范围，如果将此低频信号直接发射出去，需

4、要的发射和接收天线尺寸太大，辐射效率太低，不易实现。例如，对于频率为1kHz的信号，需要的天线长度为30km，这样长的天线几乎是无法实现的。若将信号调制到10MHz的载波频率上，需要的天线长度仅为3m，这样的天线尺寸小，实现起来也比较容易。（2）在有线信道通信中可以实现频分多路复用。主要功能：（1）将消息变换为便于传输的形式。（2）提高性能，提高抗干扰性。（3）有效的利用频带（合并多路信号）。（4）容易辐射。（5）把基带信号频谱搬移到一定的频带范围以适应信道的要求。式中，λ为波长（m）；c为电磁波传播速度（光速）（m/s）；f为音频（Hz）。可见，要将音频信号直接用天线发射出去，其天线几

5、何尺寸即便按波长的百分之一取也要150米高（不包括天线底座或塔座）。因此，要想把音频信号通过可接受的天线尺寸发射出去，就需要想办法提高欲发射信号的频率（频率越高波长越短）右图：极化方式为垂直极化。中波广播电台天线是一个铁塔,底部有绝缘（陶瓷墩），拉线中间用绝缘子相连。下图：上海东方明珠电视发射塔。高：468m；（广州将建设世界第一高塔。高：610m)解决方法1、是在一个物理信道中对多路信号进行频分复用（FDM，FrequencyDivisionMultiplex）；2、是把欲发射的低频信号“搬”到高频载波上去（或者说把低频信号“变”成高频信号）。两个方法有一个共同点就是要对信号进行调制处

6、理。对于调制，我们给出一个概括性的定义：让载波的某个参数（或几个）随调制信号（原始信号）的变化而变化的过程或方式称为调制。而载波通常是一种用来搭载原始信号（信息）的高频信号，它本身不含有任何有用信息。最常用和最重要的模拟调制方式：用正弦波作为载波的幅度调制和角度调制常见的有：调幅（AM）、双边带（DSB）、残留边带（VSB）、单边带（SSB）、频率调制2.2模拟线性调制一、双边带调幅：1、常规双边带调幅（AM）:（1）、AM信号的时域表达式：调制信号：f(t)载波信号：A0cos(ωct+θc)调制以后的信号（已调信号）包络与输入的调制信号成正比：SAM(t)=[A0+f(t)]cos(

7、ωct+θc)要求：A0+f(t)≥0，否则会出现过调幅。当调制信号为单频余弦时,f(t)＝Amcos(Ωmt+θm),SAM(t)=[A0+Amcos(Ωmt+θm)]cos(ωct+θc)=A0[1+βAMcos(Ωmt+θm)]cos(ωct+θc)这里βAM=≤1，调幅指数。f(t)A0A+f(t)A0A+f(t)+A=动画（2）、调制信号确定时的已调信号频谱分析：SAM(t)=[A0+f(t)]cos(ωct+θc)＝[A